模拟氮沉降对太岳山油松林土壤酶活性的影响

为研究土壤酶活性对氮沉降增加的响应,以山西太岳山油松人工林和天然林为研究对象,于2009年8月开始实施模拟氮沉实验,试验设置对照(CK,0 kg N hm-2a-1);低氮(LN,50 kg N hm-2a-1);中氮(MN,100 kg N hm-2a-1);高氮(HN,150 kg N hm-2a-1)4种氮处理,自2012年起每年5、7、9月在各处理样方采集表层0—20 cm土壤,测定土壤酶活性(过氧化物酶、多酚氧化酶、纤维素酶、蔗糖酶、脲酶、中性磷酸酶)。研究结果表明:施氮处理下的脲酶与中性磷酸酶活性均有所提高,而低氮处理下天然林中的多酚氧化酶与人工林中的蔗糖酶显著低于对照,中氮、高氮处理下过氧化物酶、多酚氧化酶、天然林中的纤维素酶以及人工林中的蔗糖酶显著降低。总的来说,人工模拟氮沉降促进了土壤中脲酶和中性磷酸酶的活性,抑制了过氧化物酶和多酚氧化酶的活性,并降低了天然林土壤中的纤维素酶活性和人工林中的蔗糖酶活性,但对天然林中蔗糖酶和人工林中的纤维素酶无影响。主导木质素降解的多酚氧化酶活性与纤维素酶、蔗糖酶活性显著相关,纤维素酶与蔗糖酶活性的下降可能是由木质素降解受到抑制,土壤微生物可利用碳源减少所引起。另外,受到天然林土壤含氮量较高的影响,与人工林相比,天然林的多酚氧化酶活性对模拟氮沉降更敏感。由于被抑制的酶均与土壤有机质降解密切相关,氮沉降增加将减缓山西油松林土壤有机质的降解,有利于有机质在土壤中的积累。     

华西雨屏区苦竹林土壤酶活性对模拟氮沉降的响应

2007年11月-2009年5月,对华西雨屏区苦竹人工林进行了模拟氮沉降试验,氮沉降水平分别为：对照(0 g N·m^-2·a^-1)、低氮(5 g N·m^-2·a^-1)、中氮(15 g N·m^-2·a^-1)和高氮(30 g N·m^-2·a^-1).在氮沉降进行半年后,每月采集各样方0～20 cm土壤样品,测定其土壤酶活性,连续测定1年.结果表明：苦竹人工林样地中6种土壤酶活性的季节变化较明显,蔗糖酶、纤维素酶和酸性磷酸酶活性的高峰期出现在春季,脲酶活性高峰期出现在秋季,而过氧化物酶和多酚氧化酶活性高峰期出现在冬季;氮沉降增加了苦竹林土壤中木质素分解酶和碳、氮、磷分解相关酶（多酚氧化酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶和脲酶）的活性,抑制了纤维素酶活性,而对过氧化物酶的影响不显著;苦竹林生态系统处于一种氮限制状态,氮沉降刺激了微生物-酶系统对土壤有机质的分解.     

间伐对华北落叶松人工林土壤活性有机碳含量及酶活性的影响

本研究以太岳山华北落叶松人工林为对象,研究间伐对土壤活性有机碳及相关土壤酶活性的影响.结果表明: 随着土壤深度的增加,土壤活性有机碳含量、土壤氮含量和酶活性降低;同一土层中,中度间伐下土壤碳、氮养分含量显著增加.在0～10 cm土层,轻度间伐处理下蔗糖酶和过氧化物酶活性显著增加,中度间伐处理下多酚氧化酶和脲酶活性显著增加;在10～50 cm土层,轻度间伐处理下蔗糖酶和脲酶活性降低,中度间伐处理下纤维素酶活性显著降低;冗余分析显示,溶解性有机碳在0～10和20～30 cm土层是影响土壤酶活性的主要因素;在10～20 cm土层中,土壤有机碳是影响多酚氧化酶和蔗糖酶的主要因素;在30～40 cm土层,微生物生物量氮主要影响多酚氧化酶、过氧化物酶和脲酶活性,土壤全磷和易氧化有机碳对40～50 cm土层土壤酶活性起着重要的作用.间伐对华北落叶松人工林土壤活性有机碳含量和土壤酶活性有显著影响,中度间伐处理下土壤养分含量总体最高,土壤pH、含水率、有机质含量等化学性质优于其他几种处理,能较好地改善林下植被、枯落物及养分循环过程.因此,建议对落叶松人工林进行适度密度调整(1404～1422 trees·hm^-2),以促进碳、氮养分在土壤中的固存.     

氮沉降对杉木人工林土壤有机碳矿化和土壤酶活性的影响

为探讨氮沉降对亚热带森林土壤有机碳矿化及土壤酶活性的影响规律,在杉木人工林中开展了野外模拟N沉降试验。试验设计为4种处理,分别为N0（对照）、N1（60 kg N?hm-2?a-1）、N2（120 kg N?hm-2?a-1）和N3（240 kg N?hm-2?a-1）,每处理重复3次。通过28 d的培养后发现,各土层有机碳日均矿化量随培养时间的延长呈下降趋势,而有机碳累计矿化量则逐步增加。不同氮沉降处理下各土层有机碳累计矿化量总体趋势表现为：随着氮沉降量的增加而降低,日均矿化量降低幅度以N1最大,其次是N0和N2,N3降幅最小。相同N沉降处理下,参与土壤碳循环的6种主要酶（蔗糖酶、纤维素酶、淀粉酶、β-葡糖苷酶、多酚氧化酶、过氧化物酶）活性、土壤有机碳日均矿化量和有机碳累计矿化量均随土层加深而降低。氮沉降对6种土壤酶活性的影响存在差异,对纤维素酶和多酚氧化酶具有促进作用,而对淀粉酶和过氧化物酶表现出一定的抑制作用;中-低氮沉降（N1、N2）对蔗糖酶无影响,而对β-葡糖苷酶具有促进作用,高氮沉降（N3）促进了蔗糖酶活性,但抑制了β-葡糖苷酶活性。表层土壤中,土壤有机碳累积矿化量与土壤纤维素酶、β-葡糖苷酶、过氧化物酶活性呈显著正相关。因此,氮沉降促进了表层土壤纤维素酶、多酚氧化酶和蔗糖酶的活性,但在一定程度上抑制了淀粉酶和过氧化物酶,对土壤有机碳矿化也表现出明显的抑制作用。     

土壤节肢动物对箭竹凋落叶分解过程中酶活性的影响

为了解凋落物分解过程中土壤节肢动物与土壤酶活性的相互联系,以川西亚高山森林箭竹(Fargesia spathacea)凋落叶为对象,通过原位控制实验,于2016年4月至2018年4月研究了土壤节肢动物对凋落叶分解过程中碳、氮和磷转化相关酶活性的影响。结果表明:生物抑制剂施用降低了分解袋中土壤节肢动物49.7%~66.8%的个体密度和19.2%~46.3%的类群数量;对照和处理分解袋中凋落叶碳、氮和磷转化相关酶活性随分解过程呈现相似的动态;与处理相比,土壤节肢动物参与(对照)显著提高了凋落叶分解过程中蔗糖酶、β-葡聚糖苷酶、纤维素酶、多酚氧化酶、过氧化物酶、N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶和酸性磷酸酶活性;土壤节肢动物对凋落叶分解过程中酶活性的贡献率在达到一个明显的峰值后快速降低;土壤温度和土壤节肢动物类群数量与蔗糖酶活性呈显著正相关,与β-葡聚糖苷酶、纤维素酶、多酚氧化酶、过氧化物酶、N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶和酸性磷酸酶活性呈显著负相关。土壤节肢动物对凋落叶分解过程中酶活性促进效应随酶类型和分解时间变化存在差异,与土壤节肢动物群落结构和分解环境密切相关。     

土壤节肢动物对箭竹凋落叶分解过程中酶活性的影响

为了解凋落物分解过程中土壤节肢动物与土壤酶活性的相互联系,以川西亚高山森林箭竹(Fargesia spathacea)凋落叶为对象,通过原位控制实验,于2016年4月至2018年4月研究了土壤节肢动物对凋落叶分解过程中碳、氮和磷转化相关酶活性的影响。结果表明:生物抑制剂施用降低了分解袋中土壤节肢动物49.7%～66.8%的个体密度和19.2%～46.3%的类群数量;对照和处理分解袋中凋落叶碳、氮和磷转化相关酶活性随分解过程呈现相似的动态;与处理相比,土壤节肢动物参与(对照)显著提高了凋落叶分解过程中蔗糖酶、β-葡聚糖苷酶、纤维素酶、多酚氧化酶、过氧化物酶、N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶和酸性磷酸酶活性;土壤节肢动物对凋落叶分解过程中酶活性的贡献率在达到一个明显的峰值后快速降低;土壤温度和土壤节肢动物类群数量与蔗糖酶活性呈显著正相关,与β-葡聚糖苷酶、纤维素酶、多酚氧化酶、过氧化物酶、N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶和酸性磷酸酶活性呈显著负相关。土壤节肢动物对凋落叶分解过程中酶活性促进效应随酶类型和分解时间变化存在差异,与土壤节肢动物群落结构和分解环境密切相关。     

山地森林表层土壤酶活性对短期增温及凋落物分解的响应

为了探究贡嘎山地区暗针叶林表层土壤酶活性对增温及凋落物分解的响应,采用开顶式生长箱(open top chamber)和加热电缆(OTC-cable)联合增温的方式模拟增温,同时定位监测实验小区地表空气、表层土壤温湿度的变化;不同类型(A:75%峨眉冷杉针叶+25%杜鹃荚蒾灌木叶凋落物,B:55%峨眉冷杉针叶+45%杜鹃荚蒾灌木叶凋落物)凋落物在模拟增温和自然对照条件下分解4年,研究土壤过氧化氢酶、多酚氧化酶和脲酶活性的变化。结果表明:增温使得地表空气和表层土壤温度分别增加了2.84℃和1.83℃;使得空气相对湿度和土壤含水量分别降低了5.27%和1.55%。针叶比例高会抑制凋落物分解,约13%;增温促进凋落物分解且对针叶比例高的促进作用更加明显,增幅均超过10%。增温总体上降低了土壤过氧化氢酶和脲酶活性,而对多酚氧化酶活性的影响表现为增大。针叶比例降低的凋落物分解对3种土壤酶活性的影响大致趋势是增大,幅度在15%以上。增温和凋落物类型之间的交互作用显著。随着土壤深度增加,土壤过氧化氢酶和多酚氧化酶活性增大,而脲酶活性降低。增温和不同类型凋落物分解对表层土壤酸碱性无显著作用。在土壤含水量较低的情况下,土壤水分对酶活性影响较大。贡嘎山峨眉冷杉林表层土壤酶对温度的敏感性不仅因酶类型、土壤深度而存在差异,也随增温时间、土壤水分条件而有所不同。     

长期氮添加对东北地区兴安落叶松人工林土壤酶的影响

全球氮沉降持续增加导致的氮沉降量上升,已成为森林中物质循环的重要生态因子。为探讨氮沉降增加对东北地区兴安落叶松人工林土壤酶的影响,对长期人工添加无机氮(NH4NO3)和未添加无机氮的兴安落叶松人工林土壤酶活性进行了比较分析。实验分为2个处理,分别为对照处理(CK:0kg·N·hm^-2·a^-1)和无机氮处理(IN:10kg·N·hm^-2·a^-1),每个处理含3个重复。结果表明,在连续8年添加无机氮的情况下,β-1,4-糖苷酶(BG)、酸性磷酸酶(AP)和过氧化物酶(PER)活性上升(5.56%、8.66%和0.61%);纤维素二糖水解酶(CBH)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和多酚氧化酶(POX)活性下降(10.71%、3.85%和12.30%)。与之相对应的土壤碳、氮和磷元素含量也有变化(0.80%、12.66%和-2.25%)。因此,在氮沉降量逐年增加的情况下,研究土壤酶活性变化,能更好的解释森林生态系统物质循环特性,理解生物地球物质循环机理并预测未来土壤碳库变化。     

不同氮沉降水平下两种林型的主要土壤酶活性

模拟研究了天然阔叶红松林和天然次生杨桦林不同氮沉降（0、25和50 kg N·hm^-2·a^-1)水平下土壤酶活性(纤维素酶、多酚氧化酶和蔗糖酶)的变化趋势.结果表明：氮沉降增加对土壤酶活性的作用与林分类型有关,短期施氮可以显著影响土壤酶的活性;高氮沉降降低了土壤多酚氧化酶活性,且随着多酚氧化酶活性的降低,两种林型土壤纤维素酶和蔗糖酶活性也有降低的趋势.     

黄河三角洲滩地不同造林模式的土壤酶活性

该文对东营市垦利县柽柳(Tamarix chinensis)林、枣(Ziziphus jujuba)园、旱柳(Salix matsudana)林、刺槐(Robinia pseudoacacia)林、白蜡(Fraxinus chinensis)林、桑(Morus alba)园土壤酶活性及其与土壤化学性质和土壤微生物的关系进行了分析。结果表明:在土壤空间上,脲酶和过氧化物酶活性随土层的增加而减小,多酚氧化酶和过氧化氢酶的活性在土层之间变化不明显。过氧化氢酶与脲酶和多酚氧化酶显著相关,脲酶与多酚氧化酶呈负相关。不同造林模式对土壤过氧化氢酶和过氧化物酶影响不大,对脲酶和多酚氧化活性有显著的影响。各种造林模式增加了脲酶的活性,均高于柽柳林;减小了多酚氧化酶的活性,除刺槐林外,均显著低于柽柳林;而造林模式对过氧化物酶和过氧化氢酶的影响较小。土壤酶活性与土壤养分有一定的相关,其中脲酶与全氮、有机质显著正相关,与速效氮正相关;多酚氧化酶与速效钾正相关,而过氧化氢酶与全氮、速效磷和有机质呈负相关,与土壤pH值相关性不显著;与微生物的相关系数不大,其中脲酶与固氮菌、纤维素分解菌显著正相关,与细菌正相关;多酚氧化酶与固氮菌和细菌负相关;过氧化氢酶与固氮菌显著负相关,与纤维素分解菌负相关。脲酶和多酚氧化酶可以作为滩地土壤质量评价的指标。     

华西雨屏区亮叶桦凋落叶分解对模拟氮沉降的响应

从2008年1月至2009年2月, 对华西雨屏区亮叶桦(Betula luminifera)人工林进行了模拟氮(N)沉降试验, N沉降水平分别为对照(CK, 0 g N·m^-2·a^-1)、低N (5 g N·m^-2·a^-1)、中N (15 g N·m^-2·a^-1)和高N (30 g N·m^-2·a^-1)。利用凋落袋法对亮叶桦凋落叶进行原位分解试验, 并在每月下旬定量地对各处理施N (NH₄NO₃)。结果表明, 虽然华西雨屏区大气N沉降量较高, 但模拟N沉降试验表明: 在N沉降继续增加的情况下, 凋落叶分解这一碳(C)循环和养分循环过程仍会受到显著影响。在1年的分解试验中, 模拟N沉降显著抑制了亮叶桦凋落叶的分解, N沉降处理使得凋落叶质量损失95%的时间在2.65年的基础上增加了1.14-1.96年。N沉降抑制凋落叶分解的原因在于无机N的富集对木质素和纤维素的分解造成阻碍。N沉降处理也导致C、N、磷、钾和镁元素在凋落物中的残留量增加, 但N沉降加速了钙元素的释放。凋落物基质化学特性在很大程度上决定了凋落物分解对N沉降的响应方向, 以及凋落物分解过程中各元素的动态变化。     

Study on the Carbon Cycle of Leymus chinensis Steppe in the Xilin River Basin

Based on the past researches, an initial study on the carbon cycle of Leymus chinensis (Trin.) Tzvel. steppe in the Xilin river basin of Neimenggu (Inner Mongolia) was conducted by combining field surveys and the CENTURY model simulation. The major results were summarized as follows: 1) Observed annual amount of carbon fixation via primary production for a L. chinensis community on a fenced site in the basin averaged (231.25 + 74.41 ) g C·m-2·a-1, average annual carbon input into soil was about 220.75 g C· m- 2· a- 1, while carbon output from the community via soil respiration was estimated to be (181.03 + 46.32) g C· m-2· a-1 by CENTURY model simulation; 2) The community had a simulated net carbon gain of about 19.88 g C·m-2·a-1 and an observed carbon gain of 39.72 g C·m-2·a-1; 3) About 12.4% of carbon originally stored in soil had been lost due to over-grazing over the recent 40-year period in Leymus chinensis steppe in the Xilin river basin.     

Effects of simulated nitrogen deposition on soil respiration in a Bambusa pervariabilis x Dendrocala mopsi plantation in rainy area of West China

From January 2008 to February 2009, a field experiment was conducted in Rainy Area of West China to understand the effects of nitrogen (N) deposition on the soil respiration in a Bambusa pervariabilis x Dendrocala mopsi plantation. Four treatments were installed, i. e., no N added (control), 5 g N m(-2) a(-1) (low-N), 15 g N m(-2) a(-1) (medium-N), and 30 g N m(-2) a(-1) (high-N), and soil respiration rate was determined by infra-red CO2 analyzer. In the plantation, soil respiration rate had an obvious seasonal change, with the maximum in July and the minimum in January. In control plot, the annual cumulative soil respiration was (389 +/- 34) g m(-2) a(-1). Soil respiration rate had significant positive exponential relationships with soil temperature at 10 cm depth and air temperature, and significant positive linear relationships with soil microbial biomass carbon (MBC) and nitrogen (MBN). Simulated N deposition promoted soil respiration significantly, with significant differences between the low- and medium-N and the control but no significant difference between high-N and the control. In control plot, surface soil (0-20 cm) MBC and MBN were 0.460 and 0.020 mg g(-1), respectively. In N-added plots, both the MBC and the MBN had significant increase. The fine root density in surface soil was 388 g m(-2), which was less affected by simulated N deposition. The soil respiration Q10 value calculated from soil temperature at 10 cm depth and air temperature was 2.66 and 1.87, respectively, and short-term N deposition had lesser effects on the Q10 value. The variation of soil respiration in the plantation was mainly controlled by temperature and soil microbial biomass, and simulated N deposition could increase the CO2 emission via increasing soil microbial biomass.     

杉木人工林取代天然次生阔叶林对土壤生物活性的影响

对我国亚热带南、中、北3个区带杉木人工林与天然次生阔叶林表层土壤化学性状、土壤生物活性特征进行研究.结果表明,杉木人工林取代天然次生林阔叶林后表层土壤总有机碳含量下降31.51%～58.24%,土壤全氮、全磷、pH值以及土壤C/N、C/P比亦呈下降趋势;杉木人工林取代天然次生阔叶林后表层土壤细菌、真菌数量减少;土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和脱氢酶活性下降,而土壤多酚氧化酶活性增加8%～40%;杉木人工林与天然次生林阔叶林相比,土壤呼吸强度下降51.15%～54.48%.相关分析发现,土壤总有机碳与土壤多酚氧化酶活性呈负相关(R=-0.723,n=18),与土壤全氮、全磷及其它土壤酶活性呈正相关.杉木人工林取代天然次生林阔叶林使林内表层土壤质量恶化.杉木人工林土壤有机质丢失是导致杉木人工林土壤养分减少、土壤生物活性下降的重要原因.     

模拟增温对川西亚高山两类针叶林土壤酶活性的影响

采用开顶式生长室(open top chamber,OTC)模拟增温,同步监测了亚高山人工针叶林和天然针叶林表层土壤温、湿度的变化,以及模拟增温初期土壤转化酶、脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性的变化.结果表明：在整个生长季节中,OTC使人工林和天然林5 cm土壤日平均温度分别增加0.61 ℃和0.56 ℃,10 cm体积含水量分别下降4.10%和2.55%;模拟增温增加了土壤转化酶、脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性.增温与林型的交互作用对土壤脲酶和过氧化氢酶活性有显著影响,而对转化酶和多酚氧化酶影响不显著.增温对过氧化氢酶活性的影响与季节变化相关.在各处理下,天然林土壤酶活性显著高于人工林.土壤酶活性季节动态与土壤温度有着较大相关性,而与土壤水分季节变化关系不明显.模拟增温易于增加土壤酶活性,但增温效应和林型、酶种类和季节变化有一定关系;亚高山针叶林土壤酶活性主要受控于土壤温度,而与土壤水分关系不大.     

模拟氮沉降对华西雨屏区撑绿杂交竹林土壤呼吸的影响

2008年1月至2009年2月,对华西雨屏区撑绿杂交竹（Bambusa pervariabilis × Dendrocala mopsi）人工林进行模拟氮沉降试验,氮沉降水平分别为对照(CK, 0 g N·m^-2·a^-1)、低氮(5 g N·m^-2·a^-1)、中氮(15 g N·m^-2·a^-1)和高氮(30 g N·m^-2·a^-1),采用红外CO₂分析法测定土壤呼吸速率.结果表明： 杂交竹林土壤呼吸呈明显的季节变化,7月最高,1月最低.对照样方土壤呼吸年累积量为(389±34) g C·m^-2·a^-1.土壤呼吸速率与10 cm土壤温度和气温呈极显著正指数关系,与微生物生物量碳、氮呈极显著正线性关系.模拟氮沉降显著促进了土壤呼吸,低氮、中氮处理与对照之间差异达显著水平,但高氮处理与对照之间差异不显著.自然状态下,杂交竹林土壤表层微生物生物量碳和氮分别为0.460和0.020 mg·g^-1,而所有氮处理中土壤微生物生物量碳和氮均显著增加.杂交竹林土壤表层(0～20 cm)细根密度为388 g·m^-2,模拟氮沉降对杂交竹林细根密度的影响不显著.基于土壤10 cm深度温度和空气温度计算的杂交竹林土壤呼吸Q₁₀值分别为2.66和1.87,短期模拟氮沉降并未显著影响土壤呼吸温度敏感性.杂交竹林土壤呼吸变异主要受温度和微生物生物量的控制,模拟氮沉降可能通过增加土壤微生物生物量促进了该系统土壤CO₂排放.     

Spatial variability of soil nutrients and microbiological properties after the establishment of leguminous shrub Caragana microphylla Lam. plantation on sand dune in the Horqin Sandy Land of Northeast China

The objective of this study is to determine the spatial variability of nutrients, microbial biomass, and enzyme activities of soil due to the establishment of shrub plantation on moving sandy dunes, as part of an effort to understand the microenvironmental factors that control the soil microbiological properties. Caragana microphylla Lam., an indigenous leguminous shrub, is the dominant plant species used to control desertification in the semi-arid Horqin Sandy Land of Northeast China. In a 26-year-old C. microphylla plantation, soil samples were collected from three soil depths (0-5 cm, 5-10 cm, and 10-20 cm), three slope positions (windward slope, top slope, and leeward slope), and two microsites (under shrubs and between shrubs). The results showed significant differences in soil EC, nutrient content (except for total K), microbial biomass C and N, and the activities of dehydrogenase, urease, and protease at different slopes, soil depths, and microsites. Significant differences in pH at different microsites and slopes, soil moisture and polyphenol oxidase activity at different soil depths and slopes, and activities of phosphomonoesterase and nitrate reductase at different soil depths were also observed. The soil nutrient contents and microbiological activities were greater in the surface soil layer and decreased with the increase of soil depth. Soil organic C, total N, total P, available P and K, microbial biomass C and N, and the activities of enzymes tested (except for protease) under shrubs were higher than those in between shrubs. Furthermore, significant correlations among soil organic C, microbial biomass C and N, the activities of phosphomonoesterase, dehydrogenase, urease, protease, and nitrate reductase were observed, and correlations were also found among EC, total N, total P, available P and K, enzyme (except for polyphenol oxidase) activities, and microbial biomass C and N contents. These results suggest that microenvironmental factors (slope, soil depth and microsite) have significant influences on the spatial distribution of soil nutrients and microbiological properties when the C. microphylla sand-fixing plantation is established in the moving sand dunes in the Horqin Sandy Land.